基于多目标优化的多移动充电设备路径规划算法研究

发布时间：2023-05-14 02:03

　　能量受限一直是制约无线传感器网络(WSN)大规模应用的重要问题,如何为传感器节点进行有效的能量补充受到越来越多的学者关注。有学者提出在网络中部署一个或多个移动充电设备(Mobile Charger,MC)为传感器节点进行充电。目前关于MC的充电路径规划大多是针对单MC开展研究,关于多MC的研究较少,并且当前的多MC充电路径规划研究仅仅考虑一个性能指标。本文针对多MC充电路径规划进行研究,联合考虑多MC的能量效用和承担充电任务均衡性,研究基于多目标优化的多MC充电路径规划问题。本文首先研究在一轮充电调度中多MC为所有的传感器节点都进行充电,建立多MC全覆盖充电模型,确定了每一个MC所服务的传感器节点集合以及在所服务的每个节点处停留的时间。以最大化多MC能量利用率和均衡多MC承担充电任务为目标,建立基于多目标优化的多MC全覆盖充电路径规划问题模型,并设计基于分解多目标烟花的多MC全覆盖充电路径规划算法(FCCPA)求解该问题。实验结果表明,FCCPA算法得到的能量利用率最高达到了33.49%,优于MOEA/D算法6.15%、MOFWA算法2.54%和Schedule Algorithm 5...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 章节结构
第二章 相关理论与技术
    2.1 无线可充电传感器网络充电路径规划研究
        2.1.1 全覆盖充电路径规划研究
        2.1.2 按需充电路径规划研究
    2.2 多目标优化问题及多目标进化算法
        2.2.1 多目标优化问题
        2.2.2 多目标进化算法分类
        2.2.3 多目标进化算法度量指标
        2.2.4 多目标烟花算法
    2.3 离散烟花算法
    2.4 本章小结
第三章 多目标多MC全覆盖充电路径规划算法
    3.1 问题描述与建模
        3.1.1 网络模型
        3.1.2 充电模型
    3.2 优化问题及优化目标
    3.3 问题求解与算法设计
        3.3.1 路径构造策略
        3.3.2 适应度值计算及爆炸策略
        3.3.3 选择策略及外部种群更新策略
        3.3.4 算法描述
    3.4 实验设计与数值分析
        3.4.1 实验仿真参数设置及实验设计
        3.4.2 实验结果分析
    3.5 本章小结
第四章 多目标多MC按需充电路径规划算法
    4.1 问题描述与建模
        4.1.1 网络模型
        4.1.2 能量消耗率预测模型
        4.1.3 动态需求响应优先级
        4.1.4 充电模型
    4.2 优化问题及优化目标
    4.3 问题求解
        4.3.1 预优化阶段模型
        4.3.2 实时优化阶段模型
    4.4 算法设计
        4.4.1 静态需求传感器节点充电路径构造策略
        4.4.2 适应度值计算及爆炸策略
        4.4.3 选择策略及外部种群更新策略
        4.4.4 算法描述
    4.5 实验结果及数值分析
        4.5.1 实验参数设置
        4.5.2 实验结果分析
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：3816964